金曜日の報道により、「iPhone 5S」のホームボタンを飾ると思われる「銀色のリング」についての噂が高まったが、AppleのAuthenTecセンサーを動かす技術を見ると、この部品は単なる見せかけ以上の重要なものであることが示唆される。
アップルは9月10日のメディアイベントで次世代の「iPhone 5S」を発表すると広く予想されており、噂や部品のリークによると、同端末のホームボタンに指紋センサーが埋め込まれるという。
生体認証センサーが、セキュリティ機能以外にどのような用途で使われるのか、そしてどのように機能するのかを推測する報道は数多くあるが、その技術そのものを調査した報告はほとんどない。そうすることで、考えられる利用シナリオの手がかりが得られるだけでなく、ユーザビリティやデザインに関する疑問にも答えることができる。例えば、銀の指輪に関する疑問もそうだ。
フォックス・ニュースのクレイトン・モリス氏は、先月放送された「This Week in Tech」（通称TWiT）で、この光沢のあるホームボタンの装飾について初めて言及しました。モリス氏は、このリングは単なる装飾的なものであり、指紋センサー内蔵のiPhoneとそうでないiPhoneを簡単に見分けられるようにするためではないかと推測しています。
しかし、 AppleInsiderが発掘した過去の特許出願を見てみると、金属リングはセンサーの動作に必要な機能部品である可能性がある。
生体認証による指紋認証には、映画で有名になった典型的な「スワイプ」動作をはじめ、光学式、熱式、圧力式、静電容量式など、様々な方法があります。Appleが2012年に3億5600万ドルで買収したAuthenTecは、自社製品に複数の異なる認証方法を採用していますが、iPhoneに採用される可能性が高い技術はスワイプ式ではありません。
一般的なスワイプ認証方式は、通常、直接静電容量方式で、薄い「ストリップ」センサーを用いて、ユーザーが指をセンサープレート上でスワイプすると、複数の指紋画像をキャプチャし、それらをつなぎ合わせます。直接静電容量方式では、センサーに電界を印加し、センサープレートにおける静電容量の変化を測定することで、指紋の渦巻きを形成する皮膚構造である隆線と谷線を検出します。静電容量が低いほど皮膚がセンサーから遠い、つまり谷線であり、静電容量が高いほど隆線と関連しています。
RF フィールド テクノロジーを採用した AuthenTec のスマート センサーの断面。
より正確で堅牢な捕捉方法は、無線周波数フィールドセンシング、またはAC静電容量と呼ばれます。直接静電容量センシングと同様に、この技術も一種の静電容量を測定しますが、類似点はそれだけです。電界への影響を測定するのではなく、低周波のRF信号を指に挿入し、センサーで受信します。この場合、ピクセルトレースによって捕捉されたRF信号の強度が測定され、対応するデータが指紋の画像に変換されます。
RFフィールド/AC静電容量センシングの利点には、静的スワイプなしの読み取り、防塵性、そして保護材で覆われていても動作可能なことなどが挙げられます。これらのタイプのセンサーは、より広い捕捉エリアを確保するために、通常、サイズが大きくなっています。
AuthenTecの共同創業者であるデール・R・セトラク氏が出願し、後にAppleに譲渡された特許の一つは、RFフィールドセンシングに非常に類似したメカニズムに基づく技術の詳細を説明しています。この特許は、同社の「スマートセンサー」（これもRFフィールドセンシング技術に基づく）にも関連しており、少なくとも1機種、日本限定で販売されている東芝REGZA T-01Dで採用されています。
AuthenTecセンサーを搭載した東芝のスマートフォンREGZA T-01D。センサーアレイの周囲に灰色のドライバーリングが見える。
Setlak 氏の特許に記載されているように、同氏の名を冠した他の同様の発明と同様に、駆動信号を送り出すために電極を指に接触させる必要があり、この駆動信号は最終的にピクセル プレート上のピクセル トレースで測定されます。
ほぼすべての RF フィールド センサーでは、センサー アレイの周囲に配置されたリングが電極として機能し、低周波 RF 信号を指に送り込みます。この信号は指紋の凹凸によって減衰され、最終的に AC センサーによって高品質の画像としてキャプチャされます。
ピクセル トレース センサー アレイを示す Setlak の特許からの図。
ちょっとした副次的な効果として、この技術は入力手段としても利用できます。わずかな動きや減衰の変化を時間経過とともに分析することで、スクロール、カーソル操作、そして物理ボタンや仮想ボタンと組み合わせることでドラッグ＆ドロップ操作といったジェスチャー操作を補完することができます。
このタイプのパッケージをiPhoneのホームボタンに組み込むのは、部品が常に上下に動くため、非常に困難であると考えられます。そのため、センサーモジュールの相互接続部に過度の摩耗が生じる可能性があります。Appleは、一体型部品を摩耗から保護するために、リングをセンサーアレイから分離する方法を考案した可能性があります。このようなシステムは、ゴミによる汚れや誤読も起こりにくくなります。
実用性に関しては、このセンサーの設計では、認証のためにホームボタンをスワイプする必要はなく、ユーザーがホームボタンを押してスリープ解除する間にモジュールが指紋を読み取る仕組みになっています。つまり、セキュリティ対策はシームレスに行われます。新しいジェスチャーを覚える必要はなく、ユーザーにとって分かりやすい、強化された機能だけが提供されます。
Apple がこの特定の指紋技術を次世代 iPhone に組み込んだかどうかはまったく不明だが、状況証拠はその方向を示唆しているようだ。
さらに、ホームボタンを縁取る、機能的ではない美観を損なったベゼルは、2007年の初代iPhone発売以来、ほとんどデザインが変更されておらず、単に新しい生体認証機能を区別するためだけに使用されているため、Appleのデザインセンスに反しているように思われます。iPhone 4で前面カメラを導入した際、Appleはそれを受話口のすぐ上に埋め込みました。この端末がFaceTime機能を搭載していることを示唆する特別な装飾や装飾は一切ありません。
いずれにせよ、9月10日に開催されるAppleの特別イベントですべてが明らかになるはずだ。このイベントでは、指紋センサーの有無にかかわらず、次世代iPhoneが発表されると広く予想されている。
